可變地阻止地下井中流體組合物的流動(dòng)的系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】可變地阻止地下井中流體組合物的流動(dòng)的系統(tǒng)
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)人為哈利伯頓能源服務(wù)公司，申請(qǐng)日為2010年8月4日，申請(qǐng)?zhí)枮?01080034676.2，發(fā)明名稱為“基于流體特性以由此可變地阻止地下井中的流動(dòng)的流路控制”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本公開文本總體涉及與地下井結(jié)合使用的裝備以及與地下井結(jié)合執(zhí)行的操作，并且在下面描述的一個(gè)實(shí)施例中更特別地提供基于流體特性的流路控制，以由此可變地阻止地下井中的流動(dòng)。
【背景技術(shù)】
[0003]在烴產(chǎn)出井中，能夠調(diào)節(jié)流體從地層到井筒的流動(dòng)在多數(shù)情況下是有益的。這種調(diào)節(jié)可用于多種目的，包括水錐或氣錐、使沙產(chǎn)量最小化、使水和/或氣體產(chǎn)量最小化、使油和/或氣體產(chǎn)量最大化、平衡區(qū)域之間的產(chǎn)量等。
[0004]在噴射式井中，通常期望將水、蒸汽、氣體等均勻地注入到多個(gè)區(qū)域中，以使烴穩(wěn)定地移動(dòng)而通過地層，而不會(huì)使注入的流體過早突破到達(dá)生產(chǎn)井筒。因此，調(diào)節(jié)流體從井筒到地層的流動(dòng)的能力還可以有益于噴射式井。
[0005]因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，在上文提到的情況下期望可變地限制井中流體流動(dòng)的技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步，并且這種進(jìn)步也將有益于其它各種情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]在下面的公開文本中，提供一種可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)，所述可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)使得調(diào)節(jié)井中流體流動(dòng)的技術(shù)得以提高。下文描述了這樣一個(gè)實(shí)施例:如果流體組合物具有非期望特性的閾值水平(或大于該閾值水平)，則使得流體組合物沿著阻力更大的流路流動(dòng)。下文描述了如下另外一個(gè)實(shí)施例:隨著流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率減小，流過系統(tǒng)的阻力增大。
[0007]在一個(gè)方案中，本公開文本提供了一種用于可變地阻止地下井中的流體組合物的流動(dòng)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括流道以及與所述流道交叉的一組一個(gè)或多個(gè)分流道。以此方式，從流道轉(zhuǎn)向一組分流道的流體組合物的比例基于a)流體組合物的粘度、b)流道中流體組合物的速率兩者中的至少一者而變化。
[0008]在另一個(gè)方案中，說明了一種用于可變地阻止地下井中的流體組合物的流動(dòng)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括流路選擇裝置，所述流路選擇裝置基于流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率來選擇流體的大部分從裝置中流過多個(gè)流路中的哪一個(gè)。
[0009]在又一個(gè)方案中，可變地阻止流體組合物的流動(dòng)的系統(tǒng)可以包括流動(dòng)室。流體組合物的大部分沿著基于流體組合物中的期望流體與非期望流體的比率而變化的方向進(jìn)入所述流動(dòng)室。
[0010]在另一個(gè)方案中，本公開文本提供一種用于可變地阻止地下井中流體組合物的流動(dòng)的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)可以包括流動(dòng)室，并且流體組合物的大部分可以沿著基于流體組合物的速率而變化的方向進(jìn)入所述流動(dòng)室。
[0011]在再一個(gè)方案中，用于地下井的可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)可以包括流動(dòng)室，所述流動(dòng)室具有出口以及至少第一入口和第二入口。經(jīng)由所述第二入口進(jìn)入所述流動(dòng)室的流體組合物可以阻礙經(jīng)由所述第一入口進(jìn)入流動(dòng)室的流體組合物的流動(dòng)，由此通過流動(dòng)室的流體組合物的流動(dòng)阻力可以隨著通過第一入口和第二入口的流動(dòng)的比率而變化。
[0012]對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，在仔細(xì)考慮下面的代表性實(shí)施例的詳細(xì)說明和附圖時(shí)，這些和其它特征、優(yōu)點(diǎn)和益處會(huì)變得顯而易見，在各個(gè)圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相似的部件。
【附圖說明】
[0013]圖1為可以實(shí)施本公開文本的原理的井系統(tǒng)的示意性局部剖視圖。
[0014]圖2為可以用于圖1的井系統(tǒng)中井篩和可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)的放大比例的示意性剖視圖。
[0015]圖3為沿著圖2的線3-3截取的可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)的一個(gè)構(gòu)造的示意性“展開”平面圖。
[0016]圖4為可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)的另一個(gè)構(gòu)造的示意性平面圖。
[0017]圖5為圖4的可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)的一部分的放大比例的示意性平面圖。
[0018]圖6為可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)的又一個(gè)構(gòu)造的示意性平面圖。
[0019]圖7A和7B為可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)的再一個(gè)構(gòu)造的示意性平面圖。
[0020]圖8A和8B為可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)的另一個(gè)構(gòu)造的示意性平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]圖1中代表性地示出的是可以實(shí)施本公開文本的原理的井系統(tǒng)10。如圖1中所示，井筒12具有從套管16向下延伸的大致垂直的無套管分段14以及貫穿地層20的大致水平的無套管分段18。
[0022]井下管柱22 (諸如生產(chǎn)用管式帶)安裝在井筒12中。在井下管柱22中相互連接的是多個(gè)井篩24、可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25和封隔器26。
[0023]封隔器26將在井下管柱22和井筒分段18之間徑向形成的環(huán)空(annulus) 28密封。以此方式，流體30可以經(jīng)由環(huán)空28的處于相鄰對(duì)封隔器26之間的隔離部分而從地層20的多個(gè)間隔或區(qū)域中產(chǎn)出。
[0024]位于各相鄰對(duì)封隔器26、井篩24和可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25之間的是相互連接的井下管柱22。井篩24過濾從環(huán)空28流入井下管柱22中的流體30?？勺兞鲃?dòng)阻力系統(tǒng)25基于流體的某些特性來可變地限制流體30流入井下管柱22。
[0025]在這點(diǎn)上，應(yīng)當(dāng)注意的是，井系統(tǒng)10在圖中示出并且在這里描述為僅為本公開文本的原理可以應(yīng)用的各種井系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)清楚地理解的是，本公開文本的原理不限于在圖中描繪或者在這里描述的井系統(tǒng)10或其部件的所有細(xì)節(jié)或任一細(xì)節(jié)。
[0026]例如，不一定將本公開文本的原理限制為井筒12包括大致垂直的井筒分段14或者大致水平的井筒分段18。流體30不一定僅從地層20產(chǎn)出，因?yàn)樵谄渌膶?shí)施例中流體可以注入到地層中，流體可以既注入到地層中又可以從地層中產(chǎn)出，等等。
[0027]井篩24和可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25中的每一個(gè)不一定位于各相鄰對(duì)封隔器26之間。單個(gè)可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25不一定與單個(gè)井篩24結(jié)合使用?？梢允褂眠@些部件的任何數(shù)量、布置和/或組合。
[0028]任一可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25不一定與井篩24 —起使用。例如，在注入操作中，注入的流體可以流過可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25，而不會(huì)也流過井篩24。
[0029]井篩24、可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25、封隔器26或井下管柱22的任何其它部件不一定位于井筒12的無套管分段14、18中。與本公開文本的原理一致的是，井筒12的任何分段可以為有套管的或無套管的，并且井下管柱22的任何部分可以位于井筒的無套管分段或有套管分段中。
[0030]因此，應(yīng)當(dāng)清楚地理解，本公開文本描述了如何構(gòu)造和使用某些實(shí)施例，但是本公開文本的原理不限于那些實(shí)施例的任何細(xì)節(jié)。而是，利用從本公開文本獲得的知識(shí)那些原理可以應(yīng)用于其它各種實(shí)施例。
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)領(lǐng)悟的是，能夠調(diào)節(jié)流體30從例如地層20的各個(gè)區(qū)域到井下管柱22的流動(dòng)將是有益的，用以防止地層中的水錐32或氣錐34。井中流動(dòng)調(diào)節(jié)的其它用途包括但不限于:平衡來自多個(gè)區(qū)域的產(chǎn)量(或進(jìn)入多個(gè)區(qū)域的注入量)，使非期望流體的產(chǎn)量或注入量最小化，使期望流體的產(chǎn)量或注入量最大化，等等。
[0032]下文更加全面地說明的可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25的實(shí)施例可以通過如下措施來提供這些益處:如果流體速率增加而超過選定級(jí)別，則增大流動(dòng)的阻力(例如，以便因此平衡區(qū)域之間的流動(dòng)，防止水錐或氣錐，等等)；如果流體粘度下降到選定級(jí)別以下或流體密度增大到選定級(jí)別以上，則增大流動(dòng)的阻力(例如，以便因此限制產(chǎn)油井中諸如水或氣體的非期望流體的流動(dòng));和/或如果流體粘度或密度增大到選定級(jí)別以上，則增大流動(dòng)的阻力(例如，以便因此使蒸汽噴射井中水的注入量最小化)。
[0033]流體是否為期望流體或非期望流體取決于所進(jìn)行的產(chǎn)出或注入操作的用途。例如，如果期望從井中產(chǎn)出油而不產(chǎn)出水或氣體，那么油為期望流體，水和氣體為非期望流體。如果期望從井中產(chǎn)出氣體而不產(chǎn)生水或油，則氣體為期望流體，而水和油為非期望流體。如果期望將蒸汽注入地層中而不注入水，那么在流體組合物中蒸汽為期望流體，而水為非期望流體。
[0034]應(yīng)注意的是，在井底溫度和壓力下，烴氣實(shí)際上可以完全或部分地處于液相。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在這里使用術(shù)語“氣體”時(shí)，超臨界相、液相和/或氣相包括在該術(shù)語的范圍之內(nèi)。
[0035]現(xiàn)在另外參考圖2，其代表性地示出了可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25中的一個(gè)以及井篩24中的一個(gè)的一部分的放大比例的剖視圖。在這個(gè)實(shí)施例中，流體組合物36(可以包括一種或多種流體，諸如油和水、液態(tài)水和蒸汽、油和氣體、氣體和水、油、水、和氣體等)流入井篩24中，因此被過濾，然后流入可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25的入口 38。
[0036]流體組合物可以包括一種或多種非期望或期望的流體。蒸汽和水均可以組合在流體組合物中。作為另一個(gè)實(shí)施例，油、水和/或氣體可以組合在流體組合物中。
[0037]基于流體組合物的一種或多種特性(諸如密度、粘度、速率等)來阻止流體組合物36通過可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25的流動(dòng)。然后，流體組合物36經(jīng)由出口 40從可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25排出到井下管柱22的內(nèi)部。
[0038]在其它的實(shí)施例中，井篩24可以不與可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25結(jié)合使用(例如，在注入操作中)，流體組合物36可以沿相反的方向流過井系統(tǒng)10的各個(gè)構(gòu)件(例如，在注入操作中)，單個(gè)可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)可以與多個(gè)井篩結(jié)合使用，多個(gè)可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)可以與一個(gè)或多個(gè)井篩一起使用，流體組合物可以來自于或排出到井的除了環(huán)空或井下管柱之外的區(qū)域中，流體組合物可以在流過井篩之前流過可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)，任何其它部件可以與井篩和/或可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)的上游或下游相互連接，等等。因此，可以理解的是，本公開文本的原理根本不限于圖2中描述以及這里說明的實(shí)施例的細(xì)節(jié)。
[0039]盡管圖2中描繪的井篩24是本領(lǐng)域技術(shù)任一公知類型的繞線式井篩，在其它的實(shí)施例中可以使用任何其它類型的井篩或井篩的組合(諸如燒結(jié)的、展開的、預(yù)先包裝的、線網(wǎng)等)。還可以按照需要使用附加部件(諸如屏板、分流管、線、儀器、傳感器、流入控制裝置等)O
[0040]在圖2中以簡化的形式描繪了可變流動(dòng)阻力系統(tǒng)25，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，系統(tǒng)可以包括用于執(zhí)行各種功能的各種通道和裝置，如下面更加全面描述的那樣。另外，系統(tǒng)25優(yōu)選地至少部分地圍繞井下管柱22沿周向延伸，或者系統(tǒng)可以形成在相互連接成為井下管柱的部分的管狀結(jié)構(gòu)件的壁中。
[0041]在其它的實(shí)施例中，系統(tǒng)25可以不圍繞井下管柱沿周向延伸或者形成在管狀結(jié)構(gòu)件的壁中。例如，系統(tǒng)25可以形成在平整結(jié)構(gòu)中，等等。系統(tǒng)25可以在附接至井下管柱22的單獨(dú)殼體中，或者系統(tǒng)25可以取向?yàn)槭沟贸隹?40的軸線與井下管柱的軸線平行。系統(tǒng)25可以位于測(cè)井帶上或者附接至形狀不是管狀的裝置。與本公開文本的原理一致的是，可以使用系統(tǒng)25的任何取向或構(gòu)造。